Multiscale Designer

멀티스케일 디자이너는 연속 섬유, 직조 및/또는 촙(Chopped) 섬유 복합재, 허니콤 코어, 강화 콘크리트, 토양, 뼈 및 기타 다양한 불균질 재료의 멀티스케일 재료 모델의 개발 및 시뮬레이션에 효율적인 도구입니다.

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3접점 굽힘 시 촙 섬유 햇빔의 멀티스케일 시뮬레이션
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멀티스케일 시뮬레이션 원공인장(OHT)과 저속충격시편의 멀티스케일 시뮬레이션 - 최대 손상 시현

응용 분야로는 설계, 극한 파괴, 통계 기반 재료 허용, 피로, 파열, 충격, 충돌, 환경적 열화 및 다중물리학 시뮬레이션에 대한 멀티스케일 재료 모델링이 포함되며 상업용 FEA 솔버인 옵티스트럭트, 라디오스, LS-DYNA 및 Abaqus에 대한 플러그인이 제공됩니다.

  • 균질화 및 역최적화 기술을 사용해 멀티스케일 재료 모델 개발
  • 일방향 섬유, 직조 섬유, 촙(Chopped) 섬유 및 입자 섬유 복합재를 위해 기본 제공되는 파라메트릭 단위 셀
  • 작은 규모에서의 극한 파괴 등 비선형 재료 거동 시뮬레이션
  • 테스트에서 지원되는 허용 가능한 가상 재료를 얻어 피로 분석 수행
  • 상업용 FEA 코드인 옵티스트럭트, 라디오스, LS-DYNA 및 Abaqus에 효율적인 플러그인

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효과

멀티스케일 모델링 프레임워크는 많지만 멀티스케일 디자이너는 실용성과 수학적 엄격성, 검증능력, 기능성 측면에서 타의 추종을 불허합니다.

실용성

멀티스케일 디자이너에는 체계적인 모델 축소 기술이 탑재돼 있어 유한요소의 수가 수십만에 달하는 복잡한 단위 셀의 수를 관리 가능한 수준의 변형 모드와 상태 변수로 낮출 수 있습니다. 최적 운동성(모드 및 상태 변수)이 자동으로 선택돼 해당 수량에 대해 원하는 정확도가 확보됩니다.

또한 내장 CAD 및 메싱 도구로 자동 생성된 단위 셀 모형으로 구성된 방대한 파라미터 라이브러리가 탑재돼 최적화와 확률 시뮬레이션이 가능합니다. 단위 셀 모델로 구성된 현재의 파라미터 라이브러리에는 연속 섬유, 직물, 단/장 촙 섬유, 규칙 입자, 무작위 입자 미세구조 등이 포함되어 있습니다. 이로써 복잡한 단위 셀 모델을 만들어 대규모 FEA 솔버에 이러한 모델을 연계시킬 필요가 없습니다. 단위 셀로 구성된 파라미터 라이브러리 외에, 사용자 정의 단위 셀 모델(CAD 및/또는 FEA 메시)을 가져오거나 멀티스케일 디자이너 안에서 전부 생성할 수도 있습니다.

수학적 엄격성

멀티스케일 디자이너는 스케일 분리를 하지 않으며 경쟁 대상 멀티스케일 제품과 달리 메시에 둔감한 결과를 제시합니다. 재료 길이 스케일의 특성은 멀티스케일 디자이너가 사용자 지정 실험 데이터를 토대로 절취 시편 수준에서 자동으로 규명됩니다.

멀티스케일 디자이너에는 확률적 멀티스케일 기능이 탑재돼 있어 형상 및 재료의 불확실성을 대규모 구성요소의 불확실성으로 변환합니다.

검증

멀티스케일 디자이너는 실험 재료 데이터베이스 및 다단계 최적화 엔진과 통합돼 불확도가 높은 모델 파라미터(빈 내용물, 미세 균열, 인터페이스/단계간 속성 등)를 찾아냅니다.

다양한 기능

멀티스케일 디자이너의 고급 기능으로는 정확도의 저하 없이 최소 테스트로 A 및 B 기반 허용 재료 속성의 생성, 미세구조 최적화, 멀티스케일 피로, 멀티스케일 다중물리 등이 있습니다.

기능

멀티스케일 디자이너 - 메카니컬

멀티스케일 디자이너 - 메카니컬은 미세상과 그 인터페이스의 비탄성 변형을 나타내는 내부 변수의 수가 최소인 미시역학적 기법을 기반으로 하고 있습니다. 거시 모델링의 비용에 견줄만한 연산 비용으로 미세한 부분 모델링 문제를 해결합니다. 멀티스케일 디자이너 - 메카니컬은 사전처리 단계에서 비선형 분석 전에 변환 영향력 함수와 같은 재료 데이터베이스를 사전연산하고 이는 추후 비선형 분석에서 다시 사용됩니다. 멀티스케일 디자이너 - 메카니컬은 50여 가지 벤치마크 문제에 대해 절취 시편 및 구성품 수준에서 다양한 복합재 제품 형태를 통해 검증을 받았습니다.

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멀티스케일 디자이너 - 스토캐스틱

멀티스케일 디자이너 - 스토캐스틱은 순/역 확률 시뮬레이션 기능을 갖추고 있습니다. 순확률 시뮬레이션 프로세스에서는 미시 형상과 구성 속성의 가변성을 기준으로 관심 있는 거시 수량의 확률 분산 함수를 연산합니다. 역확률 시뮬레이션 프로세스에서는 거시(절취 시편) 수준에서 실험 데이터의 가변성에 따라 미시 구성 속성의 확률 분산함수를 역엔지니어링합니다. 멀티스케일 디자이너 - 스토캐스틱는 테스트 방법론이 지원하는 VA(virtual allowables)를 통해 A와 B 기반의 allowable을 계산할 때 필요한 데이터를 제공합니다.

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멀티스케일 디자이너 – 퍼티그

멀티스케일 디자이너 – 퍼티그는 시간에서는 점근적 근질화법, 공간에서는 차수 감소 균질화법, 이렇게 두 가지 스케일의 접근 방식 사용을 기반으로 하고 있어 미세상의 어느 재료 아키텍처와 어느 구성 방정식에도 효과적으로 적용 가능합니다. 멀티스케일 디자이너 – 퍼티그는 화학기상 침투(CVI), 용융 침투(MI), 세라믹 복합재, PMR-15 및 MVK-14 강화 탄소 섬유 복합재에 대해 유효성 검증을 받았습니다.

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멀티스케일 디자이너 – 멀티피직스

멀티스케일 디자이너 – 멀티피직스는 폴리머 및 세라믹 매트릭스 복합재의 환경 악화를 대상으로 한 통합 커플링 멀티스케일 기계-확산-반응 모델을 기반으로 합니다. 멀티스케일 디자이너 – 멀티피직스는 산소 및/또는 습기 확산, 반응, 분해 등 여러 가지 스케일로 여러 가지 물리적 공정을 커플링합니다. 멀티스케일 디자이너 – 멀티피직스의 두드러진 특징은 여러 물리적 프로세스에 필요한 모델을 줄여 달성하는 연산 효율입니다. 멀티스케일 디자이너 – 멀티피직스는 PMR-15와 MVK-14 보강 탄소 복합재와 용융 침투 CMC-NASA N24A 재료 시스템에 대해 검증을 받았습니다.

보완 솔루션

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RADIOSS Leading structural analysis solver for highly non-linear problems under dynamic loadings like Crash, Impact, Blast and Stamping simulation. Overview Video | Learn More
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HyperMesh High-performance finite element pre-processor to prepare largest models, starting from import of CAD geometry to exporting an analysis run for various disciplines. Overview Video | Learn More